JP6602692B2 - High pressure fuel supply pump control method and high pressure fuel supply pump using the same - Google Patents
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Description
本発明は、高圧燃料供給ポンプの制御方法及びそれを用いた高圧燃料供給ポンプに関する。 The present invention relates to a method for controlling a high-pressure fuel supply pump and a high-pressure fuel supply pump using the same.
従来から、電磁弁の制御に関しては、各種提案がなされている。その中で、例えば特開２０１３−３２７５０号公報には、コイルへの通電波形を二段階に制御し消費電力を低減する手法、および可動部が衝突する直前で電流を低下させることにより、消費電力を低減しつつ騒音も低減するような制御手法が開示されている。また特開２００９−２９３４５６号公報にも、同様にコイルの通電波形を、可動部の位置によって切り替えることで、消費電力を低減しつつ衝突速度を低減し、騒音を低減する制御手法が開示されている。 Conventionally, various proposals have been made regarding the control of electromagnetic valves. Among them, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2013-32750 discloses a method for reducing power consumption by controlling the energization waveform to the coil in two stages, and by reducing the current just before the movable part collides, A control method that reduces noise while reducing noise is disclosed. Similarly, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-293456 also discloses a control method for reducing the collision speed and noise by switching the energization waveform of the coil depending on the position of the movable part, while reducing power consumption. Yes.
昨今、内燃機関の高出力・低燃費・低騒音化が精力的に進められている。これを受け、高圧燃料供給ポンプには、高出力に対応する吐出燃料の大流量化や、低燃費化に対応する低消費電力化、および駆動騒音の低減が強く求められている。なかでも電磁弁は、これらの要求性能を満足する上で最も重要な部品の一つであり、その性能向上が重要な課題となっている。そこで、低消費電力化および低騒音化の例として、特許文献１に示したような制御手法が挙げられる。本手法では、可動部衝突時の速度を低減し騒音を低減するため、アンカー部と固定コアが衝突する前に吸引電流を低下させている。しかしながら、この場合、エンジン回転数や吐出流量など全ての稼働条件領域で必ずしも電磁弁の閉弁を完了することができず、流量が低下してしまう可能性がある。本現象は、特に高い応答性が必要とされる高回転域や、駆動電圧低下や燃料温度上昇によるコイル抵抗値増加で、アンカー部の応答性が低下した際に発生する傾向にある。また、コイルに吸引され可動するアンカー部と、弁体を制御するロッド部を別体化した場合、それぞれが相互に影響を及ぼしあうため挙動が複雑化し、流量の低下がより顕著となる可能性がある。
In recent years, vigorous progress has been made in achieving high output, low fuel consumption, and low noise in internal combustion engines. Accordingly, high-pressure fuel supply pumps are strongly required to increase the flow rate of discharged fuel corresponding to high output, to reduce power consumption corresponding to low fuel consumption, and to reduce driving noise. Among these, the solenoid valve is one of the most important parts for satisfying these required performances, and improvement of the performance is an important issue. Therefore, as an example of low power consumption and low noise, there is a control method as shown in
これを解決するためには、全ての稼働条件の中で、最もアンカー部と固定コアの衝突までに時間を要する条件に合わせて吸引電流の通電時間を決定するといった手法があるが、衝突までの時間が短い稼働条件においては、低消費電力化の観点から好ましくない。これらの課題は、特許文献２に記載されている構造に関しても同様である。
In order to solve this, there is a method of determining the energization time of the attraction current according to the conditions that require the most time until the anchor part and the fixed core collide among all the operating conditions. In operating conditions where the time is short, it is not preferable from the viewpoint of reducing power consumption. These problems also apply to the structure described in
そこで本発明では、消費電力を必要最小限に抑えつつ、閉弁不良を防止することで、安定した流量制御を可能にする電磁弁とその制御手法、およびそれを適用して大流量かつ低消費電力化に対応する高圧燃料供給ポンプを提供することを目的とする。 Therefore, in the present invention, a solenoid valve that enables stable flow control by preventing defective valve closing while minimizing power consumption and the control method thereof, and a large flow rate and low consumption by applying it. An object of the present invention is to provide a high-pressure fuel supply pump corresponding to electric power.
上記課題を解決するために本発明は、一例として、加圧室１１と、加圧室１１の吸入側に設けられた吸入弁と、吸入弁３０を制御するためのアンカー部３６と、アンカー部３６を吸引する固定コア３９と、を備え、加圧室１１はプランジャ２の往復運動により加圧するように構成された高圧燃料ポンプ１を制御する制御装置において、第１流量の燃料を吐出する場合にアンカー部３６を固定コア３９に第１吸引力でプランジャ２が下死点に至った後に吸引させ、第１流量よりも大きい第２流量の燃料を吐出する場合に、アンカー部３６を固定コア３９に第１吸引力よりも大きい第２吸引力でプランジャ２が下死点に至る前に吸引させるように吸引力を制御する制御部を備える。
In order to solve the above problems, the present invention, as an example, includes a pressurizing
本発明によれば、消費電力を必要最小限に抑えつつ、閉弁不良を防止することで、安定した流量制御を可能にする電磁弁とその制御手法、およびそれを適用した大流量かつ低消費電力化に対応する高圧燃料供給ポンプを提供することができる。 According to the present invention, a solenoid valve that enables stable flow control by preventing valve closing failure while minimizing power consumption and the control method thereof, and a large flow rate and low consumption using the solenoid valve. A high-pressure fuel supply pump corresponding to electric power can be provided.
以下、図を参照して、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図２は、本発明が適用可能な高圧燃料供給ポンプを含む燃料供給システムの全体構成の一例を示す図である。この図を用いて、はじめに、全体システムの構成と動作を説明する。 FIG. 2 is a diagram showing an example of the overall configuration of a fuel supply system including a high-pressure fuel supply pump to which the present invention can be applied. First, the configuration and operation of the entire system will be described with reference to this figure.
図２において、破線で囲まれた部分１が高圧燃料供給ポンプ本体を示し、この破線の中に示されている機構、部品は高圧燃料供給ポンプ本体１に一体に組み込まれていることを示す。高圧燃料供給ポンプ本体１には、燃料タンク２０からフィードポンプ２１を経由して燃料が送り込まれ、高圧燃料供給ポンプ本体１からインジェクタ２４側に加圧された燃料が送られる。エンジンコントロールユニット（制御部）２７は圧力センサ２６から燃料の圧力を取り込み、これを最適化すべくフィードポンプ２１、高圧燃料供給ポンプ本体１内の電磁コイル４３、インジェクタ２４を制御する。
In FIG. 2, a
図２において、まず燃料タンク２０の燃料は、エンジンコントロールユニット（制御部）２７からの制御信号Ｓ１に基づきフィードポンプ２１によって汲み上げられ、適切なフィード圧力に加圧されて吸入配管２８を通して高圧燃料供給ポンプ１の低圧燃料吸入口（吸入ジョイント）１０ａに送られる。低圧燃料吸入口１０ａを通過した燃料は、圧力脈動低減機構９、吸入通路１０ｄを介して容量可変機構を構成する電磁吸入弁３００の吸入ポート３１ｂに至る。なお圧力脈動低減機構９は、エンジンのカム機構（図示せず）により往復運動を行うプランジャ２に連動して圧力を可変とする、環状低圧燃料室７ａに連通することで、電磁吸入弁３００の吸入ポート３１ｂに吸入する燃料圧力の脈動を低減している。
In FIG. 2, the fuel in the fuel tank 20 is first pumped up by a
電磁吸入弁３００の吸入ポート３１ｂに流入した燃料は、吸入弁３０を通過し加圧室１１に流入する。なお吸入弁３０の弁位置は、エンジンコントロールユニット（制御部）２７からの制御信号Ｓ２に基づき、高圧燃料供給ポンプ本体１内の電磁コイル４３が制御されることで定まる。加圧室１１では、エンジンのカム機構（図示せず）により、プランジャ２に往復運動する動力が与えられている。プランジャ２の往復運動により、プランジャ２の下降工程では吸入弁３０から燃料を吸入し、プランジャ２の上昇工程では吸入した燃料が加圧され、吐出弁機構８を介して圧力センサ２６が装着されているコモンレール２３へ燃料が圧送される。この後、エンジンコントロールユニット（制御部）２７からの制御信号Ｓ３に基づきインジェクタ２４がエンジンへ燃料を噴射する。
The fuel that has flowed into the
なお、加圧室１１の出口に設けられた吐出弁機構８は、吐出弁シート８ａ、吐出弁シート８ａと接離する吐出弁８ｂ、吐出弁８ｂを吐出弁シート８ａに向かって付勢する吐出弁ばね８ｃなどで構成されている。この吐出弁機構８によれば、加圧室１１内部圧力が吐出弁８ｂの下流側の吐出通路１２側圧力よりも高く、かつ吐出弁ばね８ｃが定める抗力に打ち勝つときに吐出弁８ｂが開放し、加圧室１１から吐出通路１２側に加圧された燃料が圧送供給される。
The
また図２の電磁吸入弁３００を構成する各部品について、３０は吸入弁、３５は吸入弁３０の位置を制御するロッド、３６はアンカー部、３３は吸入弁ばね、４０はロッド付勢ばね、４１はアンカー部付勢ばねである。この機構によれば吸入弁３０は、吸入弁ばね３３により閉弁方向に付勢され、ロッド付勢ばね４０によりロッド３５を介して開弁方向に付勢されている。また、アンカー部３６はアンカー部付勢ばねにより閉弁方向に付勢されている。吸入弁３０の弁位置は、電磁コイル４３によりロッド３５を駆動することで制御される。
2, 30 is a suction valve, 35 is a rod for controlling the position of the
このように高圧燃料供給ポンプ１は、エンジンコントロールユニット（制御部）２７が電磁吸入弁３００へ与える制御信号Ｓ２により高圧燃料供給ポンプ本体１内の電磁コイル４３が制御され、吐出弁機構８を介してコモンレール２３へ圧送される燃料が所望の供給燃料となるように燃料流量を吐出する。
また高圧燃料供給ポンプ１においては、加圧室１１とコモンレール２３の間が、リリーフバルブ１００により連通されている。このリリーフバルブ１００は、吐出弁機構８と並列配置された弁機構である。リリーフバルブ１００は、コモンレール２３側の圧力がリリーフバルブ１００の設定圧力以上に上昇すると、リリーフバルブ１００が開弁し高圧燃料供給ポンプ１の加圧室１１内に燃料が戻されることでコモンレール２３内の異常な高圧状態を防止する。
As described above, in the high pressure
In the high-pressure
リリーフバルブ１００は、高圧燃料供給ポンプ本体１内の吐出弁８ｂの下流側の吐出通路１２と加圧室１１とを連通する高圧流路１１０を形成し、ここに吐出弁８ｂをバイパスするように設けられたものである。高圧流路１１０には燃料の流れを吐出流路から加圧室１１への一方向のみに制限するリリーフ弁１０２が設けられている。リリーフ弁１０２は、押付力を発生するリリーフばね１０５によりリリーフ弁シート１０１に押付けられており、加圧室１１内と高圧流路１１０内との間の圧力差がリリーフばね１０５で定まる規定の圧力以上になるとリリーフ弁１０２がリリーフ弁シート１０１から離れ、開弁するように設定されている。
The
この結果、高圧燃料供給ポンプ１の電磁吸入弁３００の故障等によりコモンレール２３が異常な高圧となった場合、吐出流路１１０と加圧室１１の差圧がリリーフ弁１０２の開弁圧力以上になると、リリーフ弁１０２が開弁し、異常高圧となった燃料は吐出流路１１０から加圧室１１へと戻され、コモンレール２３等の高圧部配管が保護される。
As a result, when the
図１は、機構的に一体に構成された高圧燃料供給ポンプ本体１の具体事例を示した図である。この図によれば、図示中央高さ方向にエンジンのカム機構（図示せず）により往復運動（この場合には上下動）を行うプランジャ２がシリンダ６内に配置され、プランジャ上部のシリンダ６内に加圧室１１が形成されている。
FIG. 1 is a diagram showing a specific example of a high-pressure fuel
またこの図によれば、図示中央左側に電磁吸入弁３００側の機構を配置し、図示中央右側に吐出弁機構８を配置している。また図示上部には、燃料吸入側の機構として低圧燃料吸入口１０ａ、圧力脈動低減機構９、吸入通路１０ｄなどを配置している。さらに、図１中央下部にはプランジャ内燃機関側機構１５０を記述している。プランジャ内燃機関側機構１５０は、図３に示すように内燃機関本体に埋め込まれて固定される部分であることから、ここでは取り付け根部と称することにする。なお、図１の表示断面では、リリーフバルブ１００機構を図示していない。リリーフバルブ１００機構は、別角度の表示断面内には表示可能であるが、本発明と直接関係がないので説明、表示を割愛する。
Further, according to this figure, the mechanism on the
図２各部の詳細説明は後述することにして、まず取り付け根部の取り付けについて図３で説明する。図３は、取り付け根部（プランジャ内燃機関側機構）１５０が内燃機関本体に埋め込まれて、固定された状態を示したものである。但し図３では取り付け根部１５０を中心として記述しているので、他の部分の記述を割愛している。図３において、９０は内燃機関のシリンダヘッドの肉厚部分を示している。内燃機関のシリンダヘッド９０には、予め取り付け根部取り付け用孔９５が形成されている。取り付け根部取り付け用孔９５は、取り付け根部１５０の形状に合わせて２段の径で構成されており、この根部取り付け用孔９５に、取り付け根部１５０が嵌装配置される。
2 will be described in detail later. First, attachment of the attachment root will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows a state in which the mounting root (plunger internal combustion engine side mechanism) 150 is embedded and fixed in the internal combustion engine body. However, in FIG. 3, since the
そのうえで、取り付け根部１５０が内燃機関のシリンダヘッド９０に気密に固定される。図３の気密固定配置例では、高圧燃料供給ポンプはポンプ本体１に設けられたフランジ１ｅを用い内燃機関のシリンダヘッド９０の平面に密着し、複数のボルト９１で固定される。そのうえで取付けフランジ１ｅは、溶接部１ｆにてポンプ本体１に全周を溶接結合されて環状固定部を形成している。本実施例では、溶接部１ｆの溶接のためにレーザー溶接を用いている。またシリンダヘッド９０とポンプ本体１間のシールのためにＯリング６１がポンプ本体１に嵌め込まれ、エンジンオイルが外部に漏れるのを防止する。
In addition, the mounting
このように気密固定配置されたプランジャ根部１５０は、プランジャ２の下端２ｂにおいて、内燃機関のカムシャフトに取り付けられたカム９３の回転運動を上下運動に変換し、プランジャ２に伝達するタペット９２が設けられている。プランジャ２はリテーナ１５を介してばね４にてタペット９２に圧着されている。これによりカム９３の回転運動に伴い、プランジャ２を上下に往復運動させている。
The
また、シールホルダ７の内周下端部に保持されたプランジャシール１３がシリンダ６の図中下方部においてプランジャ２の外周に摺動可能に接触する状態で設置されており、環状低圧燃料室７ａの燃料をプランジャ２が摺動した場合にでもシール可能な構造とし、外部に燃料が漏れることを防止する。同時に内燃機関内の摺動部を潤滑する潤滑油（エンジンオイルも含む）がポンプ本体１の内部に流入するのを防止する。
A
図３のように気密固定配置されたプランジャ根部１５０は、その内部のプランジャ２が内燃機関の回転運動に伴い、シリンダ６内で往復運動をすることになる。この往復運動に伴う各部の働きについて、図１に戻り説明する。図１において、高圧燃料供給ポンプ本体１にはプランジャ２の往復運動をガイドし、かつ内部に加圧室１１を形成するよう端部（図１では上側）が有底筒型状に形成されたシリンダ６が取り付けられている。さらに加圧室１１は燃料を供給するための電磁吸入弁３００と加圧室１１から吐出通路に燃料を吐出するための吐出弁機構８に連通するよう、外周側に環状の溝６ａと、環状の溝６ａと加圧室とを連通する複数個の連通穴６ｂが設けられている。
The
シリンダ６はその外径において、高圧燃料供給ポンプ本体１と圧入固定され、高圧燃料供給ポンプ本体１との隙間から加圧した燃料が低圧側に漏れないよう圧入部円筒面でシールしている。また、シリンダ６の加圧室側外径に小径部６ｃを有する。加圧室１１の燃料が加圧されることによりシリンダ６が低圧燃料室１０ｃ側に力が作用するが、ポンプ本体１に小径部１ａを設けることで、シリンダ６が低圧燃料室１０ｃ側に抜けることを防止している。お互いの面を軸方向に平面に接触させることで、高圧燃料供給ポンプ本体１とシリンダ６との前記接触円筒面のシールに加え、二重のシールの機能をも果たす。
The cylinder 6 is press-fitted and fixed to the high-pressure fuel supply pump
高圧燃料供給ポンプ本体１の頭部にはダンパカバー１４が固定されている。ダンパカバー１４には吸入ジョイント５１が設けられており、低圧燃料吸入口１０ａを形成している。低圧燃料吸入口１０ａを通過した燃料は、吸入ジョイント５１の内側に固定されたフィルタ５２を通過し、圧力脈動低減機構９、低圧燃料流路１０ｄを介して電磁吸入弁３００の吸入ポート３１ｂに至る。
A
吸入ジョイント５１内の吸入フィルタ５２は、燃料タンク２０から低圧燃料吸入口１０ａまでの間に存在する異物を燃料の流れによって高圧燃料供給ポンプ内に吸収することを防ぐ役目がある。
The
プランジャ２は、大径部２ａと小径部２ｂを有することにより、プランジャの往復運動によって環状低圧燃料室７ａの体積は増減を行う。体積の増減分は、燃料通路１ｄ（図３）により低圧燃料室１０と連通していることにより、プランジャ２の下降時は、環状低圧燃料室７ａから低圧燃料室１０へ、上昇時は、低圧燃料室１０から環状低圧燃料室７ａへと燃料の流れが発生する。このことにより、ポンプの吸入工程もしくは、戻し工程におけるポンプ内外への燃料流量を低減することができ、脈動を低減する機能を有している。
Since the
低圧燃料室１０には高圧燃料供給ポンプ内で発生した圧力脈動が燃料配管２８（図２）へ波及するのを低減させる圧力脈動低減機構９が設置されている。一度加圧室１１に流入した燃料が、容量制御のため再び開弁状態の吸入弁体３０を通して吸入通路１０ｄ（吸入ポート３１ｂ）へと戻される場合、吸入通路１０ｄ（吸入ポート３１ｂ）へ戻された燃料により低圧燃料室１０には圧力脈動が発生する。しかし、低圧燃料室１０に設けた圧力脈動低減機構９は、波板状の円盤型金属板２枚をその外周で張り合わせ、内部にアルゴンのような不活性ガスを注入した金属ダンパで形成されており、圧力脈動はこの金属ダンパが膨張・収縮することで吸収低減される。９ｂは金属ダンパを高圧燃料供給ポンプ本体１の内周部に固定するための取付け金具であり、燃料通路上に設置されるため、複数の穴を設け前記取付金具９ｂの表裏に流体が自由に行き来できるようにしている。
The low
加圧室１１の出口に設けられた吐出弁機構８は、吐出弁シート８ａ、吐出弁シート８ａと接離する吐出弁８ｂ、吐出弁８ｂを吐出弁シート８ａに向かって付勢する吐出弁ばね８ｃ、吐出弁８ｂと吐出弁シート８ａとを収容する吐出弁ホルダ８ｄから構成され、吐出弁シート８ａと吐出弁ホルダ８ｄとは当接部８ｅで溶接により接合されて一体の吐出弁機構８を形成している。なお、吐出弁ホルダ８ｄの内部には、吐出弁８ｂのストロークを規制するストッパを形成する段付部８ｆが設けられている。
The
図１において、加圧室１１と燃料吐出口１２に燃料差圧が無い状態では、吐出弁８ｂは吐出弁ばね８ｃによる付勢力で吐出弁シート８ａに圧着され閉弁状態となっている。加圧室１１の燃料圧力が、燃料吐出口１２の燃料圧力よりも大きくなった時に始めて、吐出弁８ｂは吐出弁ばね８ｃに逆らって開弁し、加圧室１１内の燃料は燃料吐出口１２を経てコモンレール２３へと高圧吐出される。吐出弁８ｂは開弁した際、吐出弁ストッパ８ｆと接触し、ストロークが制限される。したがって、吐出弁８ｂのストロークは吐出弁ストッパ８ｄによって適切に決定される。これによりストロークが大きすぎて、吐出弁８ｂの閉じ遅れにより、燃料吐出口１２へ高圧吐出された燃料が、再び加圧室１１内に逆流してしまうのを防止でき、高圧燃料供給ポンプの効率低下が抑制できる。また、吐出弁８ｂが開弁および閉弁運動を繰り返す時に、吐出弁８ｂがストローク方向にのみ運動するように、吐出弁ホルダ８ｄの内周面にてガイドしている。以上のようにすることで、吐出弁機構８は燃料の流通方向を制限する逆止弁となる。
In FIG. 1, when there is no fuel differential pressure in the pressurizing
次に本発明の主要部である電磁吸入弁３００側の構造について、図４、図５、図６を用いて説明する。なお図４はポンプ作動における吸入、戻し、吐出の各工程のうち、吸入工程における状態、図５、図６は吐出工程における状態を表している。まず図４により、電磁吸入弁３００側の構造について説明する。電磁吸入弁３００側の構造は、吸入弁３０を主体に構成された吸入弁部Ａと、ロッド３５とアンカー部３６を主体に構成されたソレノイド機構部Ｂと、電磁コイル４３を主体に構成されたコイル部Ｃに大別して説明する
まず吸入弁部Ａは、吸入弁３０、吸入弁シート３１、吸入弁ストッパ３２、吸入弁付勢ばね３３、吸入弁ホルダ３４からなる。このうち吸入弁シート３１は円筒型で、内周側軸方向にシート部３１ａ、円筒の軸を中心に放射状に１つが２つ以上の吸入通路部３１ｂを有し、外周円筒面で高圧燃料供給ポンプ本体１に圧入保持される。
Next, the structure on the
吸入弁ホルダ３４は、放射状に２方向以上の爪を有し、爪外周側が吸入弁シート３１の内周側で同軸に嵌合保持される。さらに円筒型で一端部につば形状を持つ吸入ストッパ３２が吸入弁ホルダ３４の内周円筒面に圧入保持される。
The
吸入弁付勢ばね３３は、吸入弁ストッパ３２の内周側に、一部前記ばねの一端を同軸に安定させるための細径部に配置され、吸入弁３０が、吸入弁シート部３１ａと吸入弁ストッパ３２の間に、弁ガイド部３０ｂに吸入弁付勢ばね３３が嵌合する形で構成される。吸入弁付勢ばね３３は圧縮コイルばねであり、吸入弁３０が吸入弁シート部３１ａに押し付けられる方向に付勢力が働く様に設置される。圧縮コイルばねに限らず、付勢力を得られるものであれば形態を問わないし、吸入弁と一体になった付勢力を持つ板ばねの様なものでも良い。
The suction
この様に吸入弁部Ａを構成することで、ポンプの吸入工程においては、吸入通路３１ｂを通過し内部に入った燃料が、吸入弁３０とシート部３１ａの間を通過し、吸入弁３０の外周側及び吸入弁ホルダ３４の爪の間を通り、高圧燃料供給ポンプ本体１及びシリンダの通路を通過し、ポンプ室へ燃料を流入させる。また、ポンプの吐出工程においては、吸入弁３０が吸入弁シート部３１ａと接触シールすることで、燃料の入口側への逆流を防ぐ逆止弁の機能を果たす。
By configuring the suction valve portion A in this way, in the pump suction process, the fuel that has passed through the
なお、吸入弁３０の動きを滑らかにするために、吸入弁ストッパの内周側の液圧を吸入弁３０の動きに応じて逃がすために、通路３２ａが設けられている。
In order to make the movement of the
吸入弁３０の軸方向の移動量３０ｅは、吸入弁ストッパ３２によって有限に規制されている。移動量が大きすぎると吸入弁３０の閉じる時の応答遅れにより前記逆流量が多くなりポンプとしての性能が低下するためである。この移動量の規制は、吸入弁シート３１ａ、吸入弁３０、吸入弁ストッパ３２の軸方向の形状寸法及び、圧入位置で規定することが可能である。
The amount of
吸入弁ストッパ３２には、環状突起３２ｂが設けられ、吸入弁３２が開弁している状態において、吸入弁ストッパ３２との接触面積を小さくしている。開弁状態から閉弁状態へ遷移時、吸入弁３２が吸入弁ストッパ３２から離れやすい様、すなわち閉弁応答性を向上させるためである。前記環状突起が無い場合、すなわち前記接触面積が大きい場合、吸入弁３０と吸入弁ストッパ３２の間に大きなスクイーズ力が働き、吸入弁３０が吸入弁３２から離れにくくなる。
The
吸入弁３０、吸入弁シート３１ａ、吸入弁ストッパ３２は、お互い作動時に衝突を繰返すため、高強度、高硬度で耐食性にも優れるマルテンサイト系ステンレスに熱処理を施した材料を使用する。吸入弁スプリング３３及び吸入弁ホルダ３４には耐食性を考慮しオーステナイト系ステンレス材を用いる。
The
次にソレノイド機構部Ｂについて述べる。ソレノイド機構部Ｂは、可動部であるロッド３５、アンカー部３６、固定部であるロッドガイド３７、アウターコア３８、固定コア３９、そして、ロッド付勢ばね４０、アンカー部付勢ばね４１からなる。
Next, the solenoid mechanism B will be described. The solenoid mechanism part B includes a
可動部であるロッド３５とアンカー部３６は、別部材に構成している。ロッド３５はロッドガイド３７の内周側で軸方向に摺動自在に保持され、アンカー部３６の内周側は、ロッド３５の外周側で摺動自在に保持される。すなわち、ロッド３５及びアンカー部３６共に幾何学的に規制される範囲で軸方向に摺動可能に構成されている。
The
アンカー部３６は燃料中で軸方向に自在に滑らかに動くために、部品軸方向に貫通する貫通穴３６ａを１つ以上有し、アンカー部前後の圧力差による動きの制限を極力排除している。
The
ロッドガイド３７は、径方向には、高圧燃料供給ポンプ本体１の吸入弁が挿入される穴の内周側に挿入され、軸方向には、吸入弁シートの一端部に突き当てられ、高圧燃料供給ポンプ本体１に溶接固定されるアウターコア３８と高圧燃料供給ポンプ本体１との間に挟み込まれる形で配置される構成としている。ロッドガイド３７にもアンカー部３６と同様に軸方向に貫通する貫通穴３７ａが設けられ、アンカー部が自在に滑らかに動くことができる様、アンカー部側の燃料室の圧力がアンカー部の動きを妨げない様に構成している。
The
アウターコア３８は、高圧燃料供給ポンプ本体と溶接される部位との反対側の形状を薄肉円筒形状としており、その内周側に固定コア３９が挿入される形で溶接固定される。固定コア３９の内周側にはロッド付勢ばね４０が、細径部をガイドに配置され、ロッド３５が吸入弁３０と接触し、前記吸入弁が吸入弁シート部３１ａから引き離す方向、すなわち吸入弁の開弁方向に付勢力を与える。
The
アンカー部付勢ばね４１は、ロッドガイド３７の中心側に設けた円筒径の中央軸受部３７ｂに方端を挿入し同軸を保ちながら、アンカー部３６にロッドつば部３５ａ方向に付勢力を与える配置としている。アンカー部３６の移動量３６ｅは吸入弁３０の移動量３０ｅよりも大きく設定される。確実に吸入弁３０が閉弁するためである。
The anchor
ロッド３５とロッドガイド３７にはお互い摺動するため、またロッド３５は吸入弁３０と衝突を繰返すため、硬度と耐食性を考慮しマルテンサイト系ステンレスに熱処理を施したものを使用する。アンカー部３６と固定コア３９は磁気回路を形成するため磁性ステンレスを用い、ロッド付勢ばね４０、アンカー部付勢ばね４１には耐食性を考慮しオーステナイト系ステンレスを用いる。
Since the
上記構成によれば、吸入弁部Ａとソレノイド機構部Ｂには、３つのばねが有機的に配置されて構成されている。吸入弁部Ａに構成される吸入弁付勢ばね３３と、ソレノイド機構部Ｂに構成されるロッド付勢ばね４０、アンカー部付勢ばね４１がこれに相当する。本実施例ではいずれのばねもコイルばねを使用しているが付勢力を得られる形態であればいかなるものでも構成可能である。
According to the above configuration, the intake valve portion A and the solenoid mechanism portion B are configured by organically arranging three springs. The suction
この３つのばね力の関係は、下記の式で構成する。
（数１）
ロッド付勢ばね４０力＞アンカー部付勢ばね４１力＋吸入弁付勢ばね３３力＋流体により吸入弁が閉じようとする力 ‥‥（１）
（１）式の関係により、無通電時では、各ばね力により、ロッド３５は吸入弁３０を吸入弁シート部３１ａから引き離す方向、すなわち弁が開弁する方向に力ｆ１として作用する。（１）式より、弁が開弁する方向の力ｆ１は下記の（２）式で表現される。
（数２）
ｆ１＝ロッド付勢ばね力−（アンカー部付勢ばね力＋吸入弁付勢ばね力＋流体により吸入弁が閉じようとする力） ‥‥（２）
最後に、コイル部Ｃの構成について述べる。コイル部Ｃは、第１ヨーク４２、電磁コイル４３、第２ヨーク４４、ボビン４５、端子４６、コネクタ４７から成る。ボビン４５に銅線が複数回巻かれたコイル４３が、第１ヨーク４２と第２ヨーク４４により取り囲まれる形で配置され、樹脂部材であるコネクタと一体にモールドされ固定される。二つの端子４６のそれぞれの方端はコイルの銅線の両端にそれぞれ通電可能に接続される。端子４６も同様にコネクタと一体にモールドされ残りの方端がエンジン制御ユニット側と接続可能な構成としている。
The relationship between these three spring forces is constituted by the following equation.
(Equation 1)
Due to the relationship of the expression (1), the
(Equation 2)
f1 = Rod biasing spring force− (anchor portion biasing spring force + suction valve biasing spring force + force for closing the suction valve by fluid) (2)
Finally, the configuration of the coil part C will be described. The coil portion C includes a
コイル部Ｃは第１ヨーク４２の中心部の穴部が、アウターコア３８に圧入され固定される。その時、第２ヨーク４４の内径側は、固定コア３９と接触もしくは僅かなクリアランス近接する構成となる。
The coil portion C is fixed by press-fitting the central hole portion of the
第１ヨーク４２、第２ヨーク４４共に、磁気回路を構成するために、また耐食性を考慮し磁性ステンレス材料とし、ボビン４５、コネクタ４７は強度特性、耐熱特性を考慮し、高強度耐熱樹脂を用いる。コイルに４３は銅、端子４６には真鍮に金属めっきを施した物を使用する。
Both the
上述の様にソレノイド機構部Ｂとコイル部Ｃとを構成することで、図４の矢印部に示す様に、アウターコア３８、第１ヨーク４２、第２ヨーク４４、固定コア３９、アンカー部３６で磁気回路を形成し、コイルに電流を与えると、固定コア３９、アンカー部３６間に磁気吸引力が発生し、互いに引き寄せられる力が発生する。アウターコア３８において、固定コア３９とアンカー部３６とがお互い磁気吸引力を発生させる軸方向部位を極力薄肉にすることで、磁束のほぼ全てが固定コア３９とアンカー部３６の間を通過するため、効率良く磁気吸引力を得ることができる。
By configuring the solenoid mechanism part B and the coil part C as described above, the
上記磁気吸引力が前記（２）式の弁が開弁する方向の力ｆ１を上回った時に、可動部であるアンカー部３６がロッド３５と共に固定コア３９に引き寄せられる運動、またコア３９とアンカー部３６が接触し、接触を継続することを可能とする。
When the magnetic attraction force exceeds the force f1 in the direction in which the valve of formula (2) opens, the movement of the
本発明に係る高圧燃料供給ポンプの上記構成によれば、ポンプ作動における吸入、戻し、吐出の各工程において、以下のように作動する。 According to the above configuration of the high-pressure fuel supply pump according to the present invention, the suction, return, and discharge processes in the pump operation are operated as follows.
まず吸入工程について説明する。吸入工程では、図３のカム９３の回転により、プランジャ２がカム９３方向に移動（プランジャ２が下降）する。つまりプランジャ２位置が上死点から下死点に移動している。吸入工程状態にある時は、例えば図１を参照しながら説明すると、加圧室１１の容積は増加し加圧室１１内の燃料圧力が低下する。この工程で加圧室１１内の燃料圧力が吸入通路１０ｄの圧力よりも低くなると、燃料は、開口状態にある吸入弁３０を通り、高圧燃料供給ポンプ本体１に設けられた連通穴１ｂと、シリンダ外周通路６ａ、６ｂを通過し、加圧室１１に流入する。
First, the inhalation process will be described. In the suction process, the
吸入工程における電磁吸入弁３００側の各部位置関係が図４に示されているので図４を参照しながら説明する。この状態では、電磁コイル４３は無通電状態を維持したままであり磁気付勢力は作用していない。よって、吸入弁３０は、ロッド付勢ばね４０の付勢力により、ロッド３５に押圧された状態であり、開弁したままである。
FIG. 4 shows the positional relationship of each part on the
次に戻し工程について説明する。戻し工程では、図３のカム９３の回転により、プランジャ２が上昇方向に移動する。つまりプランジャ２位置が下死点から上死点に向かって、移動し始めている。このとき加圧室１１の容積は、プランジャ２における吸入後の圧縮運動に伴い減少するが、この状態では、一度加圧室１１に吸入された燃料が、再び開弁状態の吸入弁３０を通して吸入通路１０ｄへと戻されるので、加圧室の圧力が上昇することは無い。この工程を戻し工程と称する。
Next, the returning process will be described. In the returning step, the
この状態で、エンジンコントロールユニット（制御部）２７からの制御信号が電磁吸入弁３００に印加されると、戻し工程から吐出工程に移行する。制御信号が電磁吸入弁３００に印加されると、コイル部Ｃにおいて磁気吸引力が発生し、これが各部に作用することになる。磁気吸引力作用時における電磁吸入弁３００側の各部位置関係が図５に示されているので図５を参照しながら説明する。この状態では、アウターコア３８、第１ヨーク４２、第２ヨーク４４、固定コア３９、アンカー部３６で磁気回路を形成し、コイルに電流を与えると、固定コア３９、アンカー部３６間に磁気吸引力が発生し、互いに引き寄せられる力が発生する。アンカー部３６が固定部である固定コア３９に吸引されると、アンカー部３６とロッドつば部３５ａの係止機構により、ロッド３５が吸入弁３０から離れる方向に移動する。このとき、吸入弁付勢ばね３３による付勢力と燃料が吸入通路１０ｄに流れ込むことによる流体力により吸入弁３０が閉弁する。閉弁後、加圧室１１の燃料圧力はプランジャ２の上昇運動と共に上昇し、燃料吐出口１２の圧力以上になると、吐出弁機構８を介して燃料の高圧吐出が行われ、コモンレール２３へと供給される。この工程を吐出工程と称する。
In this state, when a control signal from the engine control unit (control unit) 27 is applied to the
すなわち、プランジャ２の圧縮工程（下始点から上始点までの間の上昇工程）は、戻し工程と吐出工程からなる。そして、電磁吸入弁３００のコイル４３への通電タイミングを制御することで、吐出される高圧燃料の量を制御することができる。電磁コイル４３へ通電するタイミングを早くすれば、圧縮工程中の、戻し工程の割合が小さく、吐出工程の割合が大きい。すなわち、吸入通路１０ｄに戻される燃料が少なく、高圧吐出される燃料は多くなる。一方、通電するタイミングを遅くすれば圧縮工程中の、戻し工程の割合が大きく吐出工程の割合が小さい。すなわち、吸入通路１０ｄに戻される燃料が多く、高圧吐出される燃料は少なくなる。電磁コイル４３への通電タイミングは、エンジンコントロールユニット（制御部）２７からの指令によって制御される。
That is, the compression process of the plunger 2 (the ascending process from the lower start point to the upper start point) includes a return process and a discharge process. And the quantity of the high-pressure fuel discharged can be controlled by controlling the energization timing to the
以上のように構成することで、電磁コイル４３への通電タイミングを制御することで、高圧吐出される燃料の量を内燃機関が必要とする量に制御することが出来る。
With the configuration described above, the amount of fuel discharged at high pressure can be controlled to the amount required by the internal combustion engine by controlling the energization timing to the
図６には、吐出工程における電磁吸入弁３００側の各部位置関係が示されている。ここには、ポンプ室の圧力が十分増加した後の吸入弁が閉まった状態での、電磁コイル４３への通電が解除された無通電の状態の図を示している。この状態では、次の周期の工程に備えて、次回の磁気吸引力発生、作用を有効に行わせるための体制を整えている。本構造では、この体制整備を行うことに特徴を有している。
FIG. 6 shows the positional relationship of each part on the
図７のタイミングチャートには、上から順にａ）プランジャ２の位置、ｂ）コイル電流、ｃ）吸入弁３０の位置、ｄ）ロッド３５の位置、ｅ）アンカー部３６の位置、ｆ）加圧室内圧力を示している。また横軸には、吸入工程から戻し工程、吐出工程を経て吸入工程に戻る一周期期間における各時刻ｔを時系列的に表示している。
In the timing chart of FIG. 7, a) the position of the
図７の、ａ）プランジャ２の位置によれば、吸入工程はプランジャ２の位置が上死点から下死点に至る期間であり、戻し工程と吐出工程の期間がプランジャ２の位置が下死点から上死点に至る期間である。また図７は、プランジャの下死点以降にてｂ）コイル電流を通電し、それに引き続いて中間駆動電流（保持電流）を流している状態の中で吐出工程に移行して、ポンプの吐出可能な最大流量に対して、比較的低流量な第１流量の燃料を吐出する場合を示している。ここで、第１流量とは、上死点から次の上死点までのひとつのサイクルにおいて、吸入する燃料の流量を指す。
According to the position of the
さらに、ｃ）吸入弁３０の位置、ｄ）ロッド３５の位置、ｅ）アンカー部３６の位置は、ｂ）コイル電流の通流による磁気吸引力発生に対応してそれぞれの位置が変化し、吸入工程の初期に元の位置に復帰している。これらの位置変化を受けて、ｆ）加圧室内圧力は吐出工程の期間に高い圧力となる。
Furthermore, c) the position of the
以下、各工程での各部動作とその時の各物理量との関係について、説明する。まず、吸入工程について、時刻ｔ０においてプランジャ２が上死点から下降を始めると、ｆ）加圧室内の圧力が例えば２０ＭＰａレベルの高圧の状態から急激に小さくなる。この圧力低下に伴い、前述の（２）式の、弁が開弁する方向の力ｆ１により、時刻ｔ１においてロッド３５、アンカー部３６、吸入弁３０が、吸入弁３０の開弁方向に移動を始め、時刻ｔ２において吸入弁３０が全開、ロッド３５とアンカー部３６が図３の開弁位置状態となる。これにより吸入弁３０が開弁することで、吸入弁シートの通路３１ｂからバルブシート３１内径側に流入した燃料が、加圧室内に吸入され始める。吸入工程初期における移動の際に、吸入弁３０は吸入弁ストッパ３２に衝突し、吸入弁３０はその位置で停止する。同じくロッド３５も先端が吸入弁３０に接触する位置（図７におけるロッドの開弁位置）で停止する。
Hereinafter, the relationship between each part operation | movement in each process and each physical quantity at that time is demonstrated. First, in the suction process, when the
これに対しアンカー部３６は、当初ロッド３５と同速度で吸入弁３０開弁方向に移動するが、ロッド３５が吸入弁３０に接触し停止した時刻ｔ２後でも慣性力で移動を続けようとする。図７のＯＡに示す部分がこのオーバーシュートの領域である。この際、アンカー部付勢ばね４１がその慣性力に打ち勝ち、アンカー部３６は再び固定コア３９に近付く方向に移動をし、ロッドつば部３５ａにアンカー部３６が押し当てられる形で接触する位置（図７におけるアンカー部開弁位置）で停止することができる。ロッド３５とアンカー部３６の再接触によるアンカー部３６の停止時刻がｔ３で示されている。停止時刻ｔ３以降の安定状態における時刻ｔ４でのアンカー部３６、ロッド３５、吸入弁３０の各位置を示す状態が図４に示されている。
On the other hand, the
なお前述及び図７においては、ＯＡに示す部分で、ロッド３５とアンカー部３６とが完全に離れる説明としているが、ロッド３５とアンカー部３６とが接触したままの状態でも良い。言い換えると、ロッドつば部３５ａとアンカー部３６との接触部に作用する荷重は、ロッドの運動停止後減少し、０になるとアンカー部３６がロッドに対し分離を開始するが、０にならず僅かの荷重を残すアンカー部付勢ばね４１の設定力でも良い。吸入弁３０が吸入弁ストッパ３２に衝突する時には、製品としての重要な特性となる異音の問題が発生する。異音の大きさは前記衝突時のエネルギーの大きさに起因するが、本発明ではロッド３５とアンカー部３６とを別体に構成しているために、吸入弁ストッパ３２に衝突するエネルギーは、吸入弁３０の質量とロッド３５の質量のみで発生することとなる。すなわちアンカー部３６の質量は衝突エネルギーに寄与しないため、ロッド３５とアンカー部３６とを別体に構成することで、異音の問題を低減することができる。
7 and 7, the
なおロッド３５とアンカー部３６とを別体に構成したとしても、アンカー部付勢ばね４１が無い構成の場合、前記慣性力でアンカー部３６は吸入弁３０の開弁方向に移動を続け、ロッドガイド３７の中央軸受部３７ｂに衝突し、前記衝突部とは相違する部分で異音が発生する問題が起こる。異音の問題に加え、衝突することでアンカー部３６とロッドガイド３７の摩耗や変形等が起こるばかりでなく、前記摩耗により金属異物が発生し、その異物が摺動部やシート部に挟まることで、又、変形し軸受機能を損なうことで、吸入弁ソレノイド機構の機能を損なう恐れがある。
Even if the
また、アンカー部付勢ばね４１が無い構成の場合、アンカー部が前記慣性力でコア３９から離れ過ぎてしまう（図７のＯＡ部）ため、動作時刻として後工程である、戻し工程から吐出工程に遷移させるためにコイル部に電流を加えた時に、必要な磁気吸引力が得られない問題が発生する。必要な磁気吸引力が得られない場合、高圧燃料供給ポンプから吐出する燃料を所望の流量に制御出来ない大きな問題となる。
In the case where there is no anchor
このため、アンカー部付勢ばね４１は前記問題を発生させないための重要な機能を持っている。
For this reason, the anchor
吸入弁３０が開弁した後、さらにプランジャ２が降下を行い下死点に到達（時刻ｔ５）する。この間、加圧室１１には燃料が流入し続け、この工程が吸入工程である。下死点まで降下したプランジャ２は、上昇工程に入り、戻し工程に移行する。
After the
このとき、吸入弁３０は前記弁が開弁する方向の力ｆ１で開弁状態に停止したままであり、吸入弁３０を通過する流体の方向が真逆になる。すなわち吸入工程では、燃料が吸入弁シート通路３１ｂから加圧室１１に流入していたのに対し、上昇工程となった時点で、加圧室１１から吸入弁シート通路３１ｂ方向に戻される。この工程が戻し工程である。
At this time, the
この戻し工程において、エンジン高回転時すなわちプランジャ２の上昇速度が大きい条件において、戻される流体による吸入弁３０の閉弁力が増大し、前記弁が開弁する方向の力ｆ１が小さくなる。この条件において、各ばね力の設定力を誤り、弁が開弁する方向の力ｆ１が負の値になった場合、吸入弁３０は意図せず閉弁してしまう。所望の吐出流量よりも大きな流量が吐出されてしまうため、燃料配管内の圧力が所望の圧力以上に上昇し、エンジンの燃焼制御に悪影響を及ぼすことになる。そのため、プランジャ２の上昇速度が最も大きい条件で、前記弁が開弁する方向の力ｆ１が正の値を保つように各ばね力を設定する必要がある。
In this returning step, the valve closing force of the
この戻し工程の途中の時刻ｔ６においてコイル電流を通電し、これにより、戻し工程から吐出工程への遷移状態を作り出す。なお図７においてｔ７は吸入弁３０の閉弁運動開始時刻、ｔ８は中間駆動電流開始時刻、ｔ９は吸入弁３０の閉弁時刻、ｔ１０は通電終了時刻を意味している。
A coil current is applied at time t6 in the middle of the return process, thereby creating a transition state from the return process to the discharge process. In FIG. 7, t7 represents the valve closing motion start time of the
この場合に、所望の吐出時刻よりも、磁気吸引力の発生遅れ、吸入弁３０の閉弁遅れを考慮した早い時刻において、電磁コイル４３に電流が与えられると、アンカー部３６と固定コア３９の間に磁気吸引力が働く。電流は前記弁が開弁する方向の力ｆ１に打ち勝つために必要な大きさの電流を与える必要がある。この磁気吸引力が、前記弁が開弁する方向の力ｆ１に打ち勝った時点ｔ７で、アンカー部３６が固定コア３９方向へ移動を開始する。アンカー部３６が移動することで、軸方向につば部３５ａで接触しているロッド３５も同じく移動し、吸入弁３０が吸入弁付勢ばね３３の力と、流体力、主には、加圧室側からシート部を通過する流速による静圧の低下により閉弁を開始（時刻ｔ７）する。図７では、ロッド３５およびアンカー部３６が、吸入弁３０の移動に先行して閉弁位置まで移動した場合を示しているが、三者がともに移動して、同時に閉弁位置まで移動してもよい。
In this case, when current is applied to the
電磁コイル４３に電流が与えられた時、アンカー部３６と固定コア３９が規定の距離より離れすぎている場合、すなわちアンカー部３６が図７の「開弁位置」を超えて、ＯＡの状態が継続した場合、前記磁気吸引力が弱いために前記弁が開弁する方向の力ｆ１に打ち勝つことができず、アンカー部３６が固定コア３９側に移動することに時間を要してしまい、必要なタイミングで移動できないといった問題が発生する。
When an electric current is applied to the
この問題を起こさない為に本発明ではアンカー部付勢ばね４１を設けている。アンカー部３６が所望のタイミングで固定コア３９に移動できない場合、吐出したいタイミングにおいても吸入弁が開いた状態を維持するため、吐出工程が開始できず、すなわち必要な吐出量が得られないため所望のエンジン燃焼ができない懸念がある。このため、アンカー部付勢ばね４１は、吸入工程で発生が懸念される異音問題を防止するため、また吐出工程が開始できない問題を防止するための重要な機能を持っている。
In order to prevent this problem, the anchor
図７において、移動を始めた吸入弁３０は、シート部３１ａに衝突し停止することで、閉弁状態となる。閉弁すると、筒内圧が急速に増大するため、吸入弁３０は筒内圧により閉弁方向に前記弁が開弁する方向の力ｆ１よりも遥かに大きい力で強固に押し付けられ、閉弁状態の維持を開始する。
In FIG. 7, the
ｅ）アンカー部３６についても、固定コア３９に衝突し停止する。ロッド３５はアンカー部３６停止後も慣性力で運動を続けるが、ロッド付勢ばね４０が慣性力に打ち勝ち押し戻され、つば部３５ａがアンカー部に接触する位置まで戻ることができる構成としている。
e) The
アンカー部３６が固定コア３９に衝突する時には、製品としての重要な特性となる異音の問題が発生する。この異音は、前述した吸入弁と吸入弁ストッパとが衝突する異音の大きさよりも大きくより問題となる。異音の大きさは前記した衝突時のエネルギーの大きさに起因するが、ロッド３５とアンカー部３６とを別体に構成しているために、固定コア３９に衝突するエネルギーは、アンカー部３６の質量のみで発生することとなる。すなわちロッド３５の質量は衝突エネルギーに寄与しないため、ロッド３５とアンカー部３６とを別体に構成することで、異音の問題を低減している。
When the
一度アンカー部３６が固定コア３９に接触した時刻ｔ８後は、接触することにより十分な磁気吸引力が発生しているため、接触を保持するためだけの中間駆動電流（保持電流）とすることができる。さらに、下死点以降で吸入弁３０が閉弁する場合、磁気吸引力に加えて、加圧室側からシート部を通過する流速による静圧の低下により発生する閉弁方向の流体力により、吸入弁３０が閉弁を完了するより前、さらには、アンカー部３６と固定コア３９が接触する前に中間駆動電流とする、または電流を遮断しても、閉弁を完了することが可能である。これらの手法は、消費電力低減の観点から有効である。
After the time t8 when the
次に、ソレノイド機構部Ｂ内に発生する懸念のある、壊食の問題について述べる。コイルに電流が与えられアンカー部３６が固定コア３９に引き寄せられる際、二物体の間にある空間体積が急速に縮小することで、その空間にある流体は行き場を失い、速い流れを持ってアンカー部外周側へ押し流され、アウターコア薄肉部に衝突し、そのエネルギーによる壊食発生の懸念がある。また、押し流された流体がアンカー部の外周を通過しロッドガイド側に流れるが、アンカー部外周側の通路が狭いために流速が大きくなり、すなわち静圧が急速に低下することによるキャビテーションが発生し、アウターコア薄肉部においてキャビテーション壊食が発生する懸念がある。
Next, the problem of erosion that may occur in the solenoid mechanism B will be described. When an electric current is applied to the coil and the
これらの問題を回避するためにアンカー部中心側に１つ以上の軸方向の貫通穴３６ａ（図４）を設置している。アンカー部３６が固定コア３９側に引き寄せられる際、その空間の流体が、極力アンカー部外周側の狭い通路を通過しない様、貫通穴３６ａを通過させるためである。この様に構成することで、上記壊食の問題を解決することができる。
In order to avoid these problems, one or more axial through holes 36a (FIG. 4) are provided on the center side of the anchor portion. This is because when the
アンカー部３６とロッド３５を一体で構成している場合、上記問題がさらに懸念される事象が発生する。エンジン高回転時すなわちプランジャの上昇速度が大きい条件において、コイルに電流が付与されアンカー部３６が固定コア３９に移動しようとする力に、さらに非常に速度の大きい流体による吸入弁３０を閉じる力が追加付与力として増加され、ロッド３５及びアンカー部３６が固定コア３９へ急激に接近するため、その空間の流体が押し出される速度がさらに大きくなり、前記壊食の問題がさらに大きなものになる。アンカー部３６の貫通穴３６ａの容量が不足する場合、壊食の問題が解決できない。
When the
アンカー部３６とロッド３５が別体で構成すれば、吸入弁３０を閉じる力がロッド３５に与えられた場合においても、ロッド３５のみが固定コア３９側に押し出され、アンカー部３６は取り残されながら、通常の磁気吸引力のみの力で固定コア３９側に移動を行う。すなわち急激な空間の減少は起こらず、壊食の問題の発生を防ぐことができる。
If the
アンカー部３６とロッド３５を別体で構成する場合の弊害は前述した通り、所望の磁気吸引力を得られない問題、異音、機能低下があるが、本構造ではアンカー部付勢ばね４１を設置することで、この弊害を取り払うことが可能となる。
As described above, there are problems that the
次に吐出工程について説明する。図７において、プランジャが下死点から上昇工程に転じ、所望のタイミングでコイル４３に電流が与えられ吸入弁３０が閉じるまでの戻し工程が終了した直後、加圧室内の圧力が急速に増大し、吐出工程となる。
Next, the discharge process will be described. In FIG. 7, immediately after the plunger moves from the bottom dead center to the ascending process and the returning process is completed until the current is supplied to the
吐出工程後には、省電力の観点からコイルに与える電力を削減することが望ましいため、コイルに与える電流を遮断する。これにより磁気吸引力が付加されなくなり、アンカー部３６及びロッド３５が、ロッド付勢ばね４０とアンカー部付勢ばね４１の合力により、固定コア３９から離れる方向へ移動する。ところが、吸入弁３０が強固な閉弁力で閉弁位置にあるためロッド３５は閉弁状態の吸入弁３０に衝突した位置で停止する。すなわちこの時のロッドの移動量は、図４の３６ｅ−３０ｅとなる。
After the discharging process, it is desirable to reduce the power applied to the coil from the viewpoint of power saving, and therefore the current applied to the coil is cut off. As a result, no magnetic attractive force is applied, and the
ロッド３５とアンカー部３６は電流切断後同時に移動をするが、ロッド３５が上記のロッド３５先端と閉弁している吸入弁３０とが接触した状態で停止した後も、アンカー部３６は慣性力で吸入弁３０方向へ移動を続けようとする。図７のＯＢの状態である。ところが、アンカー部付勢ばね４１が慣性力に打ち勝ち、アンカー部３６に固定コア３９方向に付勢力を与えるため、アンカー部３６はロッド３５のつば部３５ａに接触した状態（図６の状態）で停止することができる。
The
アンカー部付勢ばね４１が無い場合は、吸入工程について前述したと同じく、アンカー部が停止することなく吸入弁３０方向に移動し、バルブシート３７に衝突する異音の問題や機能障害の問題が懸念されるが、アンカー部付勢ばね４１を設置しているため、上記問題を防ぐことが可能となる。
When there is no anchor
この様に、燃料が吐出される吐出工程が行われ、次の吸入工程直前においては、吸入弁３０、ロッド３５、アンカー部３６は図６の状態となっている。プランジャ２が上死点に達した時点で、吐出工程が終了し、再び吸入工程が開始される。
As described above, the discharge process for discharging the fuel is performed, and immediately before the next intake process, the
かくして、低圧燃料吸入口１０ａに導かれた燃料はポンプ本体としてのポンプ本体１の加圧室１１にてプランジャ２の往復動によって必要な量が高圧に加圧され、燃料吐出口１２からコモンレール２３に圧送されるのに好適な高圧燃料供給ポンプを提供することができる。
Thus, the fuel guided to the low pressure
なお吸入弁３０は、早く閉まる必要があるため、吸入弁ばね３３のばね力は、極力大きくし、アンカー部付勢ばね４１のばね力を小さく設定するのがよい。これにより吸入弁３０の閉じ遅れによる流量効率の悪化を防止できる。
Since the
図８に、プランジャの下死点以前にてコイル電流を通電し、前述の第１流量よりも大きい第２の流量の燃料を吐出する場合の、各工程での各部動作とその時の各物理量との関係について説明する。 FIG. 8 shows the operation of each part in each step and each physical quantity at that time when a coil current is applied before the bottom dead center of the plunger and a fuel having a second flow rate larger than the first flow rate is discharged. The relationship will be described.
図８のようにプランジャ上死点の直後にコイル電流を通電すると、開弁方向に移動を開始したロッド３５およびアンカー部３６を、閉弁方向に発生する吸引力で引き戻すことになるため、ロッド３５およびアンカー部３６は、開弁位置まで到達せずに閉弁方向へと移動を開始する。ここで、最大駆動電流の通電時間は図７に示す第１流量を吐出する場合と同じとした場合、図８に示すようにロッド３５およびアンカー部３６が引き戻される最中に電流が最大駆動電流から中間駆動電流に切り替わってしまう。このため吸引力が低下し、一旦閉弁方向へ移動し始めたロッド３５およびアンカー部３６は再び開弁方向へ移動を開始してしまう。この結果、プランジャ２下死点付近で閉弁を開始した吸入弁３０とロッド３５が、時刻ｔ１１にて再び衝突する。これによって吸入弁３０の閉弁が阻害され、本来閉弁すべきタイミングよりも遅れて閉弁を完了する。閉弁が遅れている間は戻し行程となるため、その分だけ吐出流量が低下することとなる。
When a coil current is applied immediately after the top dead center of the plunger as shown in FIG. 8, the
以上で説明したように、第１流量よりも大きい第２流量の燃料を吐出する場合、プランジャ下死点前でコイル電流の通電を開始する必要があり、第１流量を吐出する場合と同じ電流波形を用いた場合、吐出流量の低下を招く恐れがある。また、本課題はロッド３５とアンカー部３６を一体とした場合にも同様に発生するが、両者を別体とした場合、挙動が相互に連成して複雑化し、より顕著に流量低下が起こるという問題が生じる。
As described above, when discharging a fuel with a second flow rate larger than the first flow rate, it is necessary to start energization of the coil current before the bottom dead center of the plunger, and the same current as when discharging the first flow rate When the waveform is used, the discharge flow rate may be reduced. This problem also occurs when the
ここで本実施例の電流制御について、図９に示す。 Here, the current control of this embodiment is shown in FIG.
図９には、第２流量を吐出する場合には第１流量を吐出する場合に対して電流波形を切り替える方法について示す。 FIG. 9 shows a method of switching the current waveform when discharging the second flow rate with respect to discharging the first flow rate.
また、高圧燃料ポンプの制御部２７とは、加圧室１１と、加圧室１１の吸入側に設けられた吸入弁３０と、吸入弁３０を制御するためのアンカー部３６と、前記アンカー部３６を吸引する固定コア３９と、を備えた高圧燃料ポンプを制御する装置を指す。
The
高圧燃料供給ポンプの流量は、ソレノイドコイルへの通電による吸入弁の開閉弁により制御される。ここで第１流量の燃料を吐出する場合に、制御部２７は、アンカー部３６を固定コア３９に第１吸引力で吸引させる。また、第１流量よりも大きい第２流量の燃料を吐出する場合には、アンカー部３６を固定コア３９に第１吸引力よりも大きい第２吸引力で吸引させるように吸引力を制御する。
The flow rate of the high-pressure fuel supply pump is controlled by the opening / closing valve of the intake valve by energizing the solenoid coil. Here, when discharging the fuel of the first flow rate, the
この構成を取ることにより、閉弁時において吸引力が不足してロッド３５が開弁方向に戻り、吸入弁３０の閉弁を阻害することがなくなるため、結果的に流量の低下の防止が可能となるという効果を得ることができる。さらに、実際に制御を実装する場合、第１流量を吐出する場合と第２流量を吐出する場合の場合分けを、通電開始タイミングを基準として実施してもよい。
By adopting this configuration, the suction force is insufficient when the valve is closed, the
上記のように、ロッド３５が吸入弁３０の閉弁を阻害することがないよう、第２流量を吐出する際には、第１吸引力よりも大きい第２吸引力で吸引する必要がある。そこで、第１流量よりも大きい第２流量の燃料を吐出する場合において、ソレノイド機構Ｂに対して、第１電力量よりも大きい第２電力量の駆動電流を流すことにより、第２吸引力でアンカー部３６を固定コア３９に吸引させるように吸引力を制御する。上記のように制御することで、第２流量の燃料を吐出する場合において、より強くアンカー部３６を固定コア３９に吸引することが可能となり、閉弁不良による流量の低下を防止することができる。
As described above, when discharging the second flow rate, the
吸入工程において、第２設定時間、アンカー部３６を固定コア３９に吸引させることにより、大流量の燃料を加圧室に供給することができる。ただし、その後の戻し工程において、流量の調整を行うが、アンカー部３６と固定コア３９が開弁方向に戻り、結果的に吸入弁の閉弁を阻害し、流量を低下させてしまうという問題を生じる。そこで本実施例にでは、第２流量を吐出したい場合、制御部２７は、第１流量の燃料を吐出する場合にソレノイド機構Ｂに最大駆動電流を第１設定時間、流すことでアンカー部３６を固定コア３９に第１吸引力で吸引させる。また、第１流量よりも大きい第２流量の燃料を吐出する場合にソレノイド機構Ｂに最大駆動電流を第１設定時間よりも長い第２設定時間流すことで、アンカー部３６を固定コア３９に第２吸引力で吸引させるように吸引力を制御する。このように制御することにより、戻し工程においてアンカー部３６及びロッド３５が吸入弁の閉弁を阻害することがなくなるため、結果的に流量の低下を防ぐという顕著な効果を奏する。
In the suction process, a large flow of fuel can be supplied to the pressurizing chamber by causing the
加えて、制御部２７は、第１流量の燃料を吐出する場合にソレノイド機構Ｂに最大駆動電流を第１設定時間、流した後に最大駆動電流よりも小さい中間駆動電流を流すことでアンカー部３６を固定コア３９に前記第１吸引力で吸引させる。また、第１流量よりも大きい第２流量の燃料を吐出する場合にソレノイド機構Ｂに最大駆動電流を第１設定時間よりも長い第２設定時間、流した後に最大駆動電流よりも小さい中間駆動電流を流すことでアンカー部３６を固定コア３９に第２吸引力で吸引させるように吸引力を制御する。
In addition, when discharging the first flow rate of fuel, the
具体的には、最大駆動電流の通電時間を延長し、アンカー部３６と固定コア３９の衝突後に中間駆動電流の通電を開始する。このような通電タイミングとすることで、図８のように一旦閉弁方向へ移動を開始したロッド３５およびアンカー部３６が再び開弁方向へ移動を開始してしまうことを防止でき、その結果、吸入弁３０の閉弁を阻害することがなくなり、ひいては流量低下を防止することができる。
Specifically, the energization time of the maximum drive current is extended, and energization of the intermediate drive current is started after the collision between the
なお、本実施例では中間駆動電流を通電する場合について説明したが、ロッド３５およびアンカー部３６の移動に対して、吸入弁３０の移動遅れが小さい場合、最大駆動電流から中間駆動電流を通電せずに、電流を遮断してもよい。また一方、第１流量を吐出する場合には図７に示すように、最大駆動電流をより短く設定し、消費電力を最小限に抑えることが可能である。この場合さらに、吸入弁３０には閉弁方向の流体力が作用するため、アンカー部３６と固定コア３９の衝突前に中間駆動電流へと移行しても、閉弁を完了することができ、消費電力低減の観点から、さらに有利である。
In this embodiment, the case where the intermediate drive current is applied has been described. However, when the movement delay of the
図９にも示す通り、第２流量の燃料を吐出する際、ソレノイド機構Ｂへ最大駆動電流を流すことにより、固定コア３９に対してアンカー部３６が衝突する。ただし、吸入弁３０は自動弁になっており、燃焼室内の圧力が高ければ、ソレノイド機構Ｂへの通電とは関係なく、閉弁状態を保ち、燃焼室内の圧力が低ければ、吸入弁３０は開弁状態を保つ。その結果、図９の最大駆動電流を流している際であっても、吸入工程であるため、ｃ）の吸入弁３０は開弁状態を維持している。ただし、下死点を過ぎると、加圧室は低圧から高圧状態へと変動し、吸入弁３０は自動的に閉弁する。
As shown in FIG. 9, when the second flow rate of fuel is discharged, the
図７のように、アンカー部３６と固定コア３９が衝突する前に最大駆動電流を遮断する、または中間駆動電流に移行した場合、ロッド３５が再び開弁方向へ移動を開始してしまい、吸入弁３０の閉弁が阻害されてしまう可能性がある。そこで、本実施例において、制御部２７は、ソレノイド機構Ｂに第１流量よりも大きい第２流量の燃料を吐出する場合に最大駆動電流をアンカー部３６と固定コア３９が衝突するまで流すことでアンカー部３６を固定コア３９に前記第２吸引力で吸引させるように吸引力を制御する。このように制御することにより、前記した課題を解決することができる。
As shown in FIG. 7, when the maximum drive current is cut off before the
吸入工程中に、通電を開始する場合、開弁途中のロッド３５とアンカー部３６を引きもどすために、吸引完了までに要する時間が多くなり、必要なエネルギーが増大する。また、吸引完了前に電流を最大駆動電流から中間駆動電流に低下させる、または遮断してしまうと、ロッド３５及びアンカー部３６が開弁方向に戻ってしまうため、閉弁が阻害されて流量が低下してしまうという課題が生じる。そこで制御部２７は、第１流量の燃料を吐出する場合にソレノイド機構Ｂに最大駆動電流を第１設定時間、流すことでアンカー部３６を固定コアに第１吸引力で吸引させる。また、第１流量よりも大きい第２流量の燃料を吐出する場合にソレノイド機構Ｂに最大駆動電流を第１設定時間よりも長い第２設定時間、かつアンカー部３６と固定コアが衝突するまで流すことでアンカー部３６を固定コア３９に第２吸引力で吸引させるように吸引力を制御する。このように制御することにより、前記したような課題を解決し、安定的に一定の流量を吸引及び吐出することが可能となる。
When energization is started during the inhalation process, the
制御部２７は、第１流量の燃料を吐出する場合に前記プランジャ２が下死点に至った後にソレノイド機構Ｂに最大駆動電流を第１設定時間流すことで、前記アンカー部３６を固定コア３９に第１吸引力で吸引させる。また、第１流量よりも大きい第２流量の燃料を吐出する場合にプランジャ２が下死点に至る前にソレノイド機構Ｂに最大駆動電流を第１設定時間よりも長い第２設定時間、流すことで前記アンカー部３６を固定コア３９に第１吸引力よりも大きい第２吸引力で吸引させるように吸引力を制御する。
When the first flow rate of fuel is discharged, the
このように制御することで、比較的容易に制御を実装することが可能となり、消費電力を抑えながら流量制御性を向上させることができる。さらに、実際に制御を実装する場合、第１流量を吐出する場合と第２流量を吐出する場合の場合分けを、通電開始タイミングを基準として実施してもよい。具体的には、プランジャ下死点を基準とし、それ以前で通電を開始する場合を第２流量吐出時とし、以降で通電を開始する場合を第１流量吐出時として電流波形を切り替えることで、消費電力を必要最小限に抑えることができる。 By controlling in this way, it becomes possible to implement control relatively easily, and flow rate controllability can be improved while suppressing power consumption. Further, when the control is actually implemented, the case of discharging the first flow rate and the case of discharging the second flow rate may be implemented based on the energization start timing. Specifically, by using the plunger bottom dead center as a reference, switching the current waveform when starting energization before that time is the second flow rate discharge, and when starting energization after that is the first flow rate discharge time, Power consumption can be minimized.
制御部２７は、第１流量の燃料を吐出する場合にプランジャが下死点に至った後にソレノイド機構Ｂに最大駆動電流を流し始めて第１設定時間、流すことで前記アンカー部３６を固定コア３９に第１吸引力で吸引させる。第１流量よりも大きい第２流量の燃料を吐出する場合には、前記プランジャ２が下死点に至る前にソレノイド機構Ｂに最大駆動電流を流し始めて第１設定時間よりも長い第２設定時間、流すことでアンカー部３６を固定コア３９に第１吸引力よりも大きい第２吸引力で吸引させるように吸引力を制御する。プランジャの往復運動により加圧を行う場合、プランジャ下死点を基準として、その前後どちらかで通電するかによって第１及び第２吸引力を切り替えることにより、消費電力を必要最小限に抑えることができる。
When discharging the first flow rate of fuel, the
続いて、回転数やソレノイドコイルの設定電圧、燃料温度などの外部要因による、制御の違いについて説明する。 Next, differences in control due to external factors such as the rotation speed, solenoid coil set voltage, and fuel temperature will be described.
回転数の上昇に伴い、ソレノイドへの通電の頻度も上昇するが、第１吸引力で通電した場合、アンカー部３６、ロッド３５、吸入弁３０などはそのスピードに対応できず、結局吐出量が減少してしまう場合がある。本課題は、ポンプの駆動周期に対してロッド３５やアンカー部３６の応答時間が大きい場合に発生するため、回転数が高い方が発生しやすい傾向にある。そこで、制御部２７は、設定回転数以上の場合で、かつ第１流量の燃料を吐出する場合にアンカー部３６を固定コア３９に第１吸引力で吸引させ、第１流量よりも大きい第２流量の燃料を吐出する場合にアンカー部３６を固定コア３９に第１吸引力よりも大きい第２吸引力で吸引させ、設定回転数未満の場合には、第１流量の燃料を吐出する場合、第２流量の燃料を吐出する場合の何れもアンカー部３６を固定コア３９に第１吸引力で吸引させるように吸引力を制御する。このような制御を行うことにより、設定回転数以上、回転数以下に関わらず、流量制御性を向上させることができる。
As the rotational speed increases, the frequency of energization of the solenoid also increases. However, when energized with the first suction force, the
また、ソレノイド機構Ｂに通電する際には、正確な吸入弁３０の吸入及び吐出のため、ある一定以上の設定電圧が必要となる。このため、制御部２７は、設定電圧以下の場合で、かつ前記第１流量の燃料を吐出する場合にアンカー部３６を固定コアに第１吸引力で吸引させ、第１流量よりも大きい第２流量の燃料を吐出する場合にアンカー部３６を固定コア３９に第１吸引力よりも大きい第２吸引力で吸引させ、設定電圧より大きい場合には、第１流量の燃料を吐出する場合、第２流量の燃料を吐出する場合の何れもアンカー部３６を固定コア３９に第１吸引力で吸引させる。このように制御することにより、設定電圧以下の場合においても、適切に流量制御を行うことができる。
Further, when energizing the solenoid mechanism B, a certain set voltage or higher is required for accurate suction and discharge of the
次に、燃料温度高くなった場合について説明する。燃料温度が上昇すると、ソレノイドコイルの温度も同時に上昇するため、それに伴って抵抗も同時に上昇する。その結果、電流が立ち上がらず、結果的に吸引力が低くなるという問題が生じる。そこで、制御部２７は、設定燃料温度以上の場合かつ第１流量の燃料を吐出する場合において、アンカー部３６を固定コア３９に第１吸引力で吸引させる。また、第１流量よりも大きい第２流量の燃料を吐出する場合には、アンカー部３６を固定コア３９に第１吸引力よりも大きい第２吸引力で吸引させる。また、設定燃料温度未満の場合において、第１流量の燃料を吐出する場合、第２流量の燃料を吐出する場合の、どちらの場合においても、アンカー部３６を固定コア３９に第１吸引力で吸引させるように吸引力を制御する。上記のような制御を行うことにより、設定燃料温度以上、以下に関わらず、既定量の燃料を加圧室に供給することができる。
Next, a case where the fuel temperature becomes high will be described. When the fuel temperature rises, the temperature of the solenoid coil also rises at the same time, so that the resistance also rises at the same time. As a result, the current does not rise, resulting in a problem that the attractive force is lowered. Therefore, when the temperature is equal to or higher than the set fuel temperature and when the first flow rate of fuel is discharged, the
以上に述べたとおり、電圧の低下、または温度の上昇により、コイルの抵抗が増加すると、電流の立ち上がりが遅くなり、ロッド３５やアンカー部３６の応答時間が増大する。このため上記のように、設定回転数以上、設定電圧以下、設定燃料温度以上において、電流波形の切り替えを実施することで、消費電力を抑えながら流量制御性を向上することができる。
As described above, when the resistance of the coil increases due to a decrease in voltage or an increase in temperature, the rise of current is delayed, and the response time of the
上記の通り、エンジンまたはポンプの回転数、バッテリー電圧またはコイルへの印加電圧、燃料温度またはコイル温度で上記切り替えを実施するか否かを判断してもよい。 As described above, whether or not to perform the switching may be determined based on the number of revolutions of the engine or pump, the battery voltage or the voltage applied to the coil, the fuel temperature, or the coil temperature.
また、本発明は、制御部からソレノイドコイルへ通電を行い、流したい燃料の流量や、運転状況により通電を変化させるものである。しかしソレノイドへの通電によって吸入弁の開弁タイミングの制御を行っても、ロッド付勢ばね４０及びアンカー部付勢ばねのばね力が適当でないと、吸入弁の閉弁タイミングを確実に制御することはできない。そこで、アンカー部３６が第１流量の燃料を吐出する場合に、第１吸引力で固定コア３９に吸引されたときにおいては、吸入弁３０が閉弁位置に移動するのと同時、又はそれより早くロッド３５が閉弁位置に移動する。第１流量よりも大きい第２流量の燃料を吐出する場合には、アンカー部３６が固定コア３９に第１吸引力よりも大きい第２吸引力で吸引されたとき、吸入弁３０が閉弁位置に移動するのと同時、又はそれより早くロッド３５が閉弁位置に移動するようにロッド付勢ばね４０（第１ばね）及びアンカー部付勢ばね４１（第２ばね）のばね力を設定する。上記のように第１ばね、第２ばねのばね力を構成することにより、ソレノイドコイルへの通電による吸入弁３０を開弁位置から閉弁位置への移動を、よりスムーズに移動させることが可能となり、結果的に既定量の燃料を加圧室に供給することができる。
In the present invention, the solenoid coil is energized from the control unit, and the energization is changed according to the flow rate of the fuel to be flowed and the operation state. However, even if the opening timing of the intake valve is controlled by energizing the solenoid, if the spring force of the
総じて、本実施例の構成を用いれば、消費電力を必要最小限に抑えつつ、閉弁不良を防止することで、安定した流量制御を可能にする電磁弁とその制御手法、およびそれを適用した大流量かつ低消費電力化に対応する高圧燃料供給ポンプを提供することができる。 In general, if the configuration of this embodiment is used, an electromagnetic valve that enables stable flow rate control by preventing valve closing failure while minimizing power consumption and its control method, and its application are applied. A high-pressure fuel supply pump that can cope with a large flow rate and low power consumption can be provided.
本実施例では実施例１の変形例について説明する。図１０は、本発明の実施例２に係る各工程での各部動作とその時の各物理量との関係を示す。 In the present embodiment, a modification of the first embodiment will be described. FIG. 10 shows the relationship between the operation of each part in each step and each physical quantity at that time according to Example 2 of the present invention.
本実施例では、第２流量を吐出する場合に、最大駆動電流の通電時間を、第１流量を吐出する場合と同じとし、代わりに中間駆動電流の値を保持電流よりも高く設定している。こうすることで、結果的に第２流量を吐出するよう制御した際にコイルに入力する第２電力量および、その結果発生する第２吸引力は、第１流量を吐出するよう制御した際の第１電力量および第１吸引力より、それぞれ大きくなる。もとより、中間駆動電流はロッド３５とアンカー部３６の衝突後まで通電されているため、一旦閉弁方向へ移動を開始したロッド３５およびアンカー３６が再び開弁方向へ移動を開始してしまうことを防止でき、その結果、吸入弁３０の閉弁を阻害することがなくなり、ひいては流量低下を防止することができる。また一方で、第１流量を吐出する場合には中間駆動電流を保持電流まで低減することで、消費電力を低減することができる。
In the present embodiment, when discharging the second flow rate, the energization time of the maximum drive current is the same as when discharging the first flow rate, and instead, the value of the intermediate drive current is set higher than the holding current. . As a result, the second power amount input to the coil when the control is performed so as to discharge the second flow rate, and the second suction force generated as a result is the same as that when the control is performed to discharge the first flow rate. It becomes larger than the first electric energy and the first attractive force. Of course, since the intermediate drive current is energized until after the collision between the
次に、電磁弁構造の変形例として、ロッド３５とアンカー部３６を一体とした場合の構成について図１１に示す。各番号と名称は実施例１と同様である。この場合も、図７〜１０に示す各可動部の挙動はほぼ同様であり、ＯＡおよびＯＢに示すオーバーシュートが発生しない点が相違点である。このため、実施例１および本実施例の制御手法を同様に適用することが可能である。ロッド３５とアンカー部３６が一体構造であっても、別体構造であっても、実施例１及び実施例２の電磁力の制御法を用いることにより、消費電力を必要最小限に抑えつつ、閉弁不良を防止することで、安定した流量制御を可能となる。また、電磁弁とその制御手法、およびそれを適用して大流量かつ低消費電力化に対応する高圧燃料供給ポンプを提供することができる。
Next, as a modification of the electromagnetic valve structure, FIG. 11 shows a configuration in which the
以上ですべての説明を終えるが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、実施形態は、本発明をわかりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 Although all the description is finished above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications. For example, the embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. A part of the configuration of an embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of an embodiment. In addition, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
１：ポンプ本体
２：プランジャ
６：シリンダ
７：シールホルダ
８：吐出弁機構
９：圧力脈動低減機構
１０ａ：低圧燃料吸入口
１１：加圧室
１２：燃料吐出口
１３：プランジャシール
２７：エンジンコントロールユニット（制御部）
３０：吸入弁
３１：吸入弁シート
３３：吸入弁ばね
３５：ロッド
３６：アンカー部
３８：アウターコア
３９：固定コア
４０：ロッド付勢ばね
４１：アンカー部付勢ばね
４３：電磁コイル
３００：電磁吸入弁
３６１：磁路形成部
３６２：ガイド部
1: Pump body 2: Plunger 6: Cylinder 7: Seal holder 8: Discharge valve mechanism 9: Pressure
30: Suction valve 31: Suction valve seat 33: Suction valve spring 35: Rod 36: Anchor part 38: Outer core 39: Fixed core 40: Rod biasing spring 41: Anchor part biasing spring 43: Electromagnetic coil 300: Electromagnetic suction Valve 361: Magnetic path forming part 362: Guide part
Claims (14)
第１流量の燃料を吐出する場合に、前記アンカー部を前記固定コアに第１吸引力で前記プランジャが下死点に至った後に吸引させ、前記第１流量よりも大きい第２流量の燃料を吐出する場合に前記アンカー部を前記固定コアに前記第１吸引力よりも大きい第２吸引力で前記プランジャが下死点に至る前に吸引させるように吸引力を制御する制御部を備えたことを特徴とする高圧燃料ポンプの制御装置。 The compression chamber, a suction valve provided on the suction side of the pressure chamber, said comprising an anchor portion for controlling the intake valve, a fixed core for attracting the anchor portion, the pressurizing chamber is In a control device for controlling a high-pressure fuel pump configured to pressurize by reciprocating movement of a plunger ,
When discharging the fuel at the first flow rate, the anchor portion is sucked into the fixed core after the plunger reaches the bottom dead center by the first suction force, and the fuel at the second flow rate larger than the first flow rate is sucked. A controller for controlling the suction force so that the plunger is sucked by the second suction force larger than the first suction force before the plunger reaches the bottom dead center when the anchor portion is discharged; A control device for a high-pressure fuel pump.
前記高圧燃料ポンプはソレノイドに駆動電流が流れることで前記アンカー部が前記固定コアに吸引されるように構成され、
前記制御部は、
前記第１流量の燃料を吐出する場合に前記ソレノイドに第１電力量の駆動電流を流すことで前記アンカー部を前記固定コアに前記第１吸引力で吸引させ、
前記第１流量よりも大きい前記第２流量の燃料を吐出する場合に前記ソレノイドに前記第１電力量よりも大きい第２電力量の駆動電流を流すことで前記アンカー部を前記固定コアに前記第２吸引力で吸引させるように吸引力を制御することを特徴とする高圧燃料ポンプの制御装置。 In the control apparatus of the high-pressure fuel pump according to claim 1,
The high-pressure fuel pump is configured such that the anchor portion is attracted to the fixed core by driving current flowing through a solenoid,
The controller is
When discharging the first flow rate of fuel, the anchor portion is attracted to the fixed core by the first suction force by flowing a driving current of a first power amount to the solenoid;
When the fuel having the second flow rate larger than the first flow rate is discharged, a driving current having a second power amount larger than the first power amount is caused to flow through the solenoid to cause the anchor portion to the fixed core. A control device for a high-pressure fuel pump, wherein the suction force is controlled so as to be sucked with two suction forces.
前記高圧燃料ポンプはソレノイドに駆動電流が流れることで前記アンカー部が前記固定コアに吸引されるように構成され、
前記制御部は、
前記第１流量の燃料を吐出する場合に前記ソレノイドに最大駆動電流を第１設定時間、流すことで前記アンカー部を前記固定コアに前記第１吸引力で吸引させ、
前記第１流量よりも大きい前記第２流量の燃料を吐出する場合に前記ソレノイドに前記最大駆動電流を前記第１設定時間よりも長い第２設定時間、流すことで前記アンカー部を前記固定コアに前記第２吸引力で吸引させるように吸引力を制御することを特徴とする高圧燃料ポンプの制御装置。 In the control apparatus of the high-pressure fuel pump according to claim 1,
The high-pressure fuel pump is configured such that the anchor portion is attracted to the fixed core by driving current flowing through a solenoid,
The controller is
When discharging the fuel at the first flow rate, the anchor portion is attracted to the fixed core by the first suction force by flowing a maximum drive current through the solenoid for a first set time,
When discharging the fuel having the second flow rate larger than the first flow rate, the anchor portion is caused to flow to the fixed core by causing the maximum drive current to flow through the solenoid for a second set time longer than the first set time. A control device for a high-pressure fuel pump, wherein the suction force is controlled so as to be sucked by the second suction force.
前記高圧燃料ポンプはソレノイドに駆動電流が流れることで前記アンカー部が前記固定コアに吸引されるように構成され、
前記制御部は、
前記第１流量の燃料を吐出する場合に前記ソレノイドに最大駆動電流を第１設定時間、流した後に前記最大駆動電流よりも小さい中間駆動電流を流すことで前記アンカー部を前記固定コアに前記第１吸引力で吸引させ、
前記第１流量よりも大きい前記第２流量の燃料を吐出する場合に前記ソレノイドに前記最大駆動電流を前記第１設定時間よりも長い第２設定時間、流した後に前記最大駆動電流よりも小さい前記中間駆動電流を流すことで前記アンカー部を前記固定コアに前記第２吸引力で吸引させるように吸引力を制御することを特徴とする高圧燃料ポンプの制御装置。 In the control apparatus of the high-pressure fuel pump according to claim 1,
The high-pressure fuel pump is configured such that the anchor portion is attracted to the fixed core by driving current flowing through a solenoid,
The controller is
When discharging the fuel at the first flow rate, after passing the maximum drive current through the solenoid for a first set time, an intermediate drive current smaller than the maximum drive current is allowed to flow to cause the anchor portion to the fixed core. Make it suck with one suction force,
When discharging the fuel at the second flow rate larger than the first flow rate, the solenoid is made smaller than the maximum drive current after flowing the maximum drive current through the solenoid for a second set time longer than the first set time. A control device for a high-pressure fuel pump, wherein the suction force is controlled so that the anchor portion is attracted to the fixed core by the second suction force by flowing an intermediate drive current.
前記高圧燃料ポンプはソレノイドに駆動電流が流れることで前記アンカー部が前記固定コアに吸引されるように構成され、
前記制御部は、
前記第１流量よりも大きい前記第２流量の燃料を吐出する場合に前記ソレノイドに前記最大駆動電流を前記アンカー部と前記固定コアが衝突するまで流すことで前記アンカー部を前記固定コアに前記第２吸引力で吸引させるように吸引力を制御することを特徴とする高圧燃料ポンプの制御装置。 In the control apparatus of the high-pressure fuel pump according to claim 1,
The high-pressure fuel pump is configured such that the anchor portion is attracted to the fixed core by driving current flowing through a solenoid,
The controller is
When the fuel having the second flow rate larger than the first flow rate is discharged, the anchor portion is passed to the fixed core by causing the maximum drive current to flow through the solenoid until the anchor portion and the fixed core collide with each other. A control device for a high-pressure fuel pump, wherein the suction force is controlled so as to be sucked with two suction forces.
前記高圧燃料ポンプはソレノイドに駆動電流が流れることで前記アンカー部が前記固定コアに吸引されるように構成され、
前記制御部は、
前記第１流量の燃料を吐出する場合に前記ソレノイドに最大駆動電流を第１設定時間、流すことで前記アンカー部を前記固定コアに前記第１吸引力で吸引させ、
前記第１流量よりも大きい前記第２流量の燃料を吐出する場合に前記ソレノイドに前記最大駆動電流を前記第１設定時間よりも長い第２設定時間、かつ前記アンカー部と前記固定コアが衝突するまで流すことで前記アンカー部を前記固定コアに前記第２吸引力で吸引させるように吸引力を制御することを特徴とする高圧燃料ポンプの制御装置。 In the control apparatus of the high-pressure fuel pump according to claim 1,
The high-pressure fuel pump is configured such that the anchor portion is attracted to the fixed core by driving current flowing through a solenoid,
The controller is
When discharging the fuel at the first flow rate, the anchor portion is attracted to the fixed core by the first suction force by flowing a maximum drive current through the solenoid for a first set time,
When the fuel having the second flow rate larger than the first flow rate is discharged, the maximum driving current is applied to the solenoid for a second set time longer than the first set time, and the anchor portion and the fixed core collide with each other. The suction force is controlled so as to cause the anchor portion to be sucked into the fixed core by the second suction force.
第１流量の燃料を吐出する場合に、前記アンカー部を前記固定コアに第１吸引力で吸引させ、前記第１流量よりも大きい第２流量の燃料を吐出する場合に前記アンカー部を前記固定コアに前記第１吸引力よりも大きい第２吸引力で吸引させるように吸引力を制御する制御部を備え、
前記高圧燃料ポンプはソレノイドに駆動電流が流れることで前記アンカー部が前記固定コアに吸引され、
前記制御部は、
第１流量の燃料を吐出する場合に前記プランジャが下死点に至った後に前記ソレノイドに最大駆動電流を第１設定時間、流すことで前記アンカー部を前記固定コアに第１吸引力で吸引させ、
前記第１流量よりも大きい第２流量の燃料を吐出する場合に前記プランジャが下死点に至る前に前記ソレノイドに最大駆動電流を第１設定時間よりも長い第２設定時間、流すことで前記アンカー部を前記固定コアに前記第１吸引力よりも大きい第２吸引力で吸引させるように吸引力を制御することを特徴とする高圧燃料ポンプの制御装置。 A pressurization chamber, a suction valve provided on the suction side of the pressurization chamber, an anchor portion for controlling the suction valve, and a fixed core for sucking the anchor portion, In a control device for controlling a high-pressure fuel pump configured to pressurize by reciprocating movement of a plunger,
When discharging the first flow rate of fuel, the anchor portion is attracted to the fixed core with a first suction force, and when discharging the second flow rate fuel larger than the first flow rate, the anchor portion is fixed. A controller for controlling the suction force so that the core is sucked with a second suction force larger than the first suction force;
In the high-pressure fuel pump, the anchor portion is attracted to the fixed core by a drive current flowing through a solenoid ,
The controller is
When discharging the fuel at the first flow rate, the anchor portion is attracted to the fixed core by the first suction force by flowing a maximum drive current through the solenoid for a first set time after the plunger reaches the bottom dead center. ,
When discharging a fuel having a second flow rate greater than the first flow rate, the maximum drive current is allowed to flow through the solenoid for a second set time longer than the first set time before the plunger reaches bottom dead center. A control device for a high-pressure fuel pump, wherein the suction force is controlled so that the anchor portion is sucked by the fixed core with a second suction force larger than the first suction force.
第１流量の燃料を吐出する場合に、前記アンカー部を前記固定コアに第１吸引力で吸引させ、前記第１流量よりも大きい第２流量の燃料を吐出する場合に前記アンカー部を前記固定コアに前記第１吸引力よりも大きい第２吸引力で吸引させるように吸引力を制御する制御部を備え、
前記高圧燃料ポンプはソレノイドに駆動電流が流れることで前記アンカー部が前記固定コアに吸引され、
前記制御部は、
第１流量の燃料を吐出する場合に前記プランジャが下死点に至った後に前記ソレノイドに最大駆動電流を流し始めて第１設定時間、流すことで前記アンカー部を前記固定コアに第１吸引力で吸引させ、
前記第１流量よりも大きい第２流量の燃料を吐出する場合に前記プランジャが下死点に至る前に前記ソレノイドに最大駆動電流を流し始めて前記第１設定時間よりも長い第２設定時間、流すことで前記アンカー部を前記固定コアに前記第１吸引力よりも大きい第２吸引力で吸引させるように吸引力を制御することを特徴とする高圧燃料ポンプの制御装置。 A pressurization chamber, a suction valve provided on the suction side of the pressurization chamber, an anchor portion for controlling the suction valve, and a fixed core for sucking the anchor portion, In a control device for controlling a high-pressure fuel pump configured to pressurize by reciprocating movement of a plunger,
When discharging the first flow rate of fuel, the anchor portion is attracted to the fixed core with a first suction force, and when discharging the second flow rate fuel larger than the first flow rate, the anchor portion is fixed. A controller for controlling the suction force so that the core is sucked with a second suction force larger than the first suction force;
In the high-pressure fuel pump, the anchor portion is attracted to the fixed core by a drive current flowing through a solenoid ,
The controller is
When the first flow rate of fuel is discharged, the maximum drive current starts to flow through the solenoid after the plunger has reached bottom dead center, and the anchor portion is applied to the fixed core with the first suction force by flowing for a first set time. Suck,
When discharging a fuel having a second flow rate greater than the first flow rate, the plunger starts to flow a maximum drive current before reaching the bottom dead center and flows for a second set time longer than the first set time. Thus, the high pressure fuel pump control device controls the suction force so that the anchor portion is sucked by the fixed core with a second suction force larger than the first suction force.
第１流量の燃料を吐出する場合に、前記アンカー部を前記固定コアに第１吸引力で吸引させ、前記第１流量よりも大きい第２流量の燃料を吐出する場合に前記アンカー部を前記固定コアに前記第１吸引力よりも大きい第２吸引力で吸引させるように吸引力を制御する制御部を備え、
前記制御部は、
設定回転数以上の場合で、かつ前記第１流量の燃料を吐出する場合に前記アンカー部を前記固定コアに第１吸引力で吸引させ、前記第１流量よりも大きい第２流量の燃料を吐出する場合に前記アンカー部を前記固定コアに前記第１吸引力よりも大きい第２吸引力で吸引させ、
前記設定回転数未満の場合には、前記第１流量の燃料を吐出する場合、前記第２流量の燃料を吐出する場合の何れも前記アンカー部を前記固定コアに前記第１吸引力で吸引させるように吸引力を制御することを特徴とする高圧燃料ポンプの制御装置。 Controlling a high-pressure fuel pump comprising a pressurization chamber, a suction valve provided on the suction side of the pressurization chamber, an anchor portion for controlling the suction valve, and a fixed core for sucking the anchor portion In the control device
When discharging the first flow rate of fuel, the anchor portion is attracted to the fixed core with a first suction force, and when discharging the second flow rate fuel larger than the first flow rate, the anchor portion is fixed. A controller for controlling the suction force so that the core is sucked with a second suction force larger than the first suction force;
The controller is
When the fuel is discharged at the first flow rate when the rotation speed is equal to or higher than the set rotational speed, the anchor portion is sucked into the fixed core by the first suction force, and the fuel at the second flow rate larger than the first flow rate is discharged. The anchor portion is attracted to the fixed core with a second suction force that is greater than the first suction force.
When the rotational speed is less than the set rotational speed, the anchor portion is sucked into the fixed core by the first suction force in both cases of discharging the first flow rate of fuel and discharging the second flow rate of fuel. A control device for a high-pressure fuel pump, wherein the suction force is controlled as described above.
第１流量の燃料を吐出する場合に、前記アンカー部を前記固定コアに第１吸引力で吸引させ、前記第１流量よりも大きい第２流量の燃料を吐出する場合に前記アンカー部を前記固定コアに前記第１吸引力よりも大きい第２吸引力で吸引させるように吸引力を制御する制御部を備え、
前記制御部は、
設定電圧以下の場合で、かつ前記第１流量の燃料を吐出する場合に前記アンカー部を前記固定コアに第１吸引力で吸引させ、前記第１流量よりも大きい第２流量の燃料を吐出する場合に前記アンカー部を前記固定コアに前記第１吸引力よりも大きい第２吸引力で吸引させ、
前記設定電圧より大きい場合には、前記第１流量の燃料を吐出する場合、前記第２流量の燃料を吐出する場合の何れも前記アンカー部を前記固定コアに前記第１吸引力で吸引させるように吸引力を制御することを特徴とする高圧燃料ポンプの制御装置。 Controlling a high-pressure fuel pump comprising a pressurization chamber, a suction valve provided on the suction side of the pressurization chamber, an anchor portion for controlling the suction valve, and a fixed core for sucking the anchor portion In the control device
When discharging the first flow rate of fuel, the anchor portion is attracted to the fixed core with a first suction force, and when discharging the second flow rate fuel larger than the first flow rate, the anchor portion is fixed. A controller for controlling the suction force so that the core is sucked with a second suction force larger than the first suction force;
The controller is
When the fuel is discharged at the first flow rate when the voltage is lower than the set voltage, the anchor portion is sucked by the fixed core with the first suction force, and the fuel at the second flow rate larger than the first flow rate is discharged. In some cases, the anchor portion is sucked by the fixed core with a second suction force that is greater than the first suction force,
When the voltage is higher than the set voltage, the anchor portion is caused to be sucked into the fixed core by the first suction force when discharging the fuel at the first flow rate or when discharging the fuel at the second flow rate. A control device for a high-pressure fuel pump, characterized by controlling suction force.
第１流量の燃料を吐出する場合に、前記アンカー部を前記固定コアに第１吸引力で吸引させ、前記第１流量よりも大きい第２流量の燃料を吐出する場合に前記アンカー部を前記固定コアに前記第１吸引力よりも大きい第２吸引力で吸引させるように吸引力を制御する制御部を備え、
設定燃料温度以上の場合で、かつ前記第１流量の燃料を吐出する場合に前記アンカー部を前記固定コアに第１吸引力で吸引させ、前記第１流量よりも大きい第２流量の燃料を吐出する場合に前記アンカー部を前記固定コアに前記第１吸引力よりも大きい第２吸引力で吸引させ、
前記設定燃料温度未満の場合には、前記第１流量の燃料を吐出する場合、前記第２流量の燃料を吐出する場合の何れも前記アンカー部を前記固定コアに前記第１吸引力で吸引させるように吸引力を制御することを特徴とする高圧燃料ポンプの制御装置。 Controlling a high-pressure fuel pump comprising a pressurization chamber, a suction valve provided on the suction side of the pressurization chamber, an anchor portion for controlling the suction valve, and a fixed core for sucking the anchor portion In the control device
When discharging the first flow rate of fuel, the anchor portion is attracted to the fixed core with a first suction force, and when discharging the second flow rate fuel larger than the first flow rate, the anchor portion is fixed. A controller for controlling the suction force so that the core is sucked with a second suction force larger than the first suction force;
When the fuel temperature is higher than the set fuel temperature and when the first flow rate of fuel is discharged, the anchor portion is sucked into the fixed core by the first suction force, and the second flow rate fuel larger than the first flow rate is discharged. The anchor portion is attracted to the fixed core with a second suction force that is greater than the first suction force.
When the fuel temperature is lower than the set fuel temperature, the anchor portion is sucked into the fixed core by the first suction force when discharging the first flow rate fuel or when discharging the second flow rate fuel. A control device for a high-pressure fuel pump, wherein the suction force is controlled as described above.
前記加圧室の吸入側に設けられ、第１ばねにより閉弁方向に付勢される吸入弁と、第２ばねにより開弁方向に付勢されることで前記吸入弁を付勢するロッドと、固定コアに吸引されることで前記ロッドを閉弁方向に駆動させるアンカー部と、駆動電流が流れることで前記固定コアと前記アンカー部との間の吸引力を発生させるソレノイドと、を備え、前記加圧室はプランジャの往復運動により加圧するように構成された高圧燃料ポンプにおいて、
第１流量の燃料を吐出する場合に前記アンカー部が前記固定コアに第１吸引力で前記プランジャが下死点に至った後に吸引されるとともに、前記吸入弁が閉弁位置に移動するのと同時、又はそれより早く前記ロッドが前記閉弁位置に移動し、
前記第１流量よりも大きい第２流量の燃料を吐出する場合に前記アンカー部が前記固定コアに前記第１吸引力よりも大きい第２吸引力で前記プランジャが下死点に至る前に吸引されるとともに、前記吸入弁が閉弁位置に移動するのと同時、又はそれより早く前記ロッドが前記閉弁位置に移動するように前記第１ばね及び前記第２ばねのばね力が設定されることを特徴とする高圧燃料ポンプ。 A pressure chamber;
A suction valve provided on the suction side of the pressurizing chamber and biased in a valve closing direction by a first spring; and a rod biasing the suction valve by being biased in a valve opening direction by a second spring; An anchor part that drives the rod in the valve closing direction by being attracted to the fixed core, and a solenoid that generates a suction force between the fixed core and the anchor part when a drive current flows , In the high pressure fuel pump configured to pressurize the pressurizing chamber by reciprocating movement of a plunger ,
And the Rutotomoni is sucked after the plunger in the first suction force the anchor portion in the fixed core reaches the bottom dead center in the case of discharging the fuel in the first flow rate, the inlet valve is moved to the closed position At the same time or earlier, the rod moves to the closed position,
When the fuel having a second flow rate larger than the first flow rate is discharged, the anchor portion is sucked into the fixed core by the second suction force larger than the first suction force before the plunger reaches the bottom dead center. And the spring force of the first spring and the second spring is set so that the rod moves to the closed position simultaneously with or earlier than the suction valve moves to the closed position. High-pressure fuel pump characterized by
前記ロッドと、前記アンカー部とは一体で構成されることを特徴とする高圧燃料ポンプ。 The control device for a high-pressure fuel pump according to claim 12,
The rod and the anchor portion are integrally configured.
前記ロッドと、前記アンカー部とは別体で独立して構成されることを特徴とする高圧燃料ポンプ。 The control device for a high-pressure fuel pump according to claim 12,
The high-pressure fuel pump, wherein the rod and the anchor part are configured separately and independently.
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